降低运动噪声干扰之低功耗自动归零ECG前端
结题报告
批准号:
61801524
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
李大为
依托单位:
学科分类:
F0118.电路与系统
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
崔勇强、王晓磊、陈超、王国娇、罗剑堃
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中文摘要
在植入式ECG检测芯片中,信号可能受到探针和生物体之间产生突变的偏移电压--运动噪声的干扰,严重时运动噪声会淹没信号。课题结合负反馈机制,设计一种噪声检测电路和噪声消除电路。主要工作包括:.1.研究运动噪声的检测,有助于设计时提出一种消除电路,该电路在VGA的输出端动态检测VGA的输出,并根据VGA的输出电压是否饱和,反馈控制信号作用于Auto-Zero IA,以达到噪声消除的目的。.2.减小offset之Auto-Zero架构IA.3.为了延迟植入式设备的使用寿命,设计nW级电源管理系统
英文摘要
In the implantable ECG recording system, the signal may be disturbed by the abrupt varying voltage between the probe and the living tissue, - called motion artifact, and the motion artifact will pull down the signal in severe cases. The subject combines a negative feedback mechanism to design a motion detection circuit and a motion artifact cancellation circuit. The main tasks include:.1. The study of motion artifact detection helps to propose a cancellation circuit. The circuit detects the VGA output dynamically, and feedback control signal to the Auto-Zero IA, according to whether the output voltage of the VGA is saturated or not. .2. Reduce the Auto-Zero IA offset.3. In order to extend the lifetime of implanted devices, a nW level power management system is designed.
本项目致力于先进工艺下的ECG模拟前端研究,解决电路偏移、闪烁噪声及运动噪声影响ECG模拟前端信号采集等问题。主要研究内容及重要成果有以下几个方面:研究了闪烁噪声和偏移(offset)电压的产生机制,同时对offset量化分析,采用动态偏移消除技术中的Auto-Zero架构,从系统优化到电路设计减小了offset。完成了一种基于Auto-Zero结构的前端放大器设计,有效降低了系统的闪烁噪声和偏移,相关研究成果已经申请专利2项;提出了一种运动噪声消除电路,该电路在可变增益放大器的输出端动态检测其输出,并根据输出电压是否饱和,反馈控制信号作用于Auto-Zero前端放大器,达到消除运动噪声的目的,相关的研究成果已经在2021 IEEE 34th International System-on-Chip Conference (SOCC)会议发表,申请发明专利1项;研究了针对植入式应用的能量管理单元,提出了一款低功耗LDO,该LDO采用亚阈值偏置技术有效地降低了电流消耗,同时通过增加一个PSRR增强分支到LDO的带隙电路,极大地提高对电源纹波抑制能力,相关研究成果已在2021 IEEE 3rd International Conference on Circuits and Systems (ICCS)上发表。.基于TSMC Tiny 65nm CMOS工艺完成了整个模拟前端从整体电路的搭建,仿真和版图设计全过程,同时进行了流片,封装和测试。该前端电路芯片面积为1765um*1350um (including pads),在2.5V供电电压下,电流消耗为300nA,所设计的低噪声放大器,等效输入噪声为200uV/sqrt(Hz),可编程增益25、50、100、150、200和250倍。系统具备运动噪声消除功能,运动噪声出现时在200uS内可实现系统稳定。.项目组在本项目的研究基础上进行了一些后续工作的预研究,提出来了一种无线能量传输系统、一种类数字调制电路和一款时钟产生单元,相关研究成果分别发表在国际期刊IEEE Instrumentation & Measurement Magazine、ACM Journal on Emerging Technologies of Computing Systems和Integration VLSI。
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DOI:https://doi.org/10.1016/j.vlsi.2019.02.003
发表时间:2019
期刊:Integration, the VLSI Journal
影响因子:--
作者:李大为;徐小伟;刘雷波;张力
通讯作者:张力
DOI:10.1145/3465379
发表时间:2022-03
期刊:ACM Journal on Emerging Technologies in Computing Systems (JETC)
影响因子:--
作者:Dawei Li;Yang Zhou;Shaoping Chen;Xiaowei Xu
通讯作者:Dawei Li;Yang Zhou;Shaoping Chen;Xiaowei Xu
A Wireless Power Transmission System with Load Regulation for Implantable Devices
用于植入式设备的具有负载调节功能的无线电力传输系统
DOI:--
发表时间:--
期刊:IEEE Instrumentation & Measurement Magazine
影响因子:2.1
作者:李大为;周阳;崔勇强;黄思佳;邓冬琴
通讯作者:邓冬琴
Optimal Design of a Low-Power, Phase-Switching Modulator for Implantable Medical Applications
用于植入式医疗应用的低功耗相位切换调制器的优化设计
DOI:10.1016/j.vlsi.2019.02.003
发表时间:2019
期刊:Integration, the VLSI Journal
影响因子:--
作者:李大为;徐小伟;刘雷波;张力
通讯作者:张力
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